. تطبيقات الألياف البصرية Optical Fiber Applications

تعرضنا في الأقسام السابقة الى فوائد الألياف البصرية ومكانات النظام الليفي البصري ، مما لا شك فيه أن كثيرا من الحقول في المجالات المدنية والعسكرية بدأت تستفيد من هذه الفوائد ومن الصعب جداً التعرف على كل المجالات المملكن استخدام الألياف البصرية فيها وسنقوم في هذا القسم بالتعرف على بعض الاستخدامات العامة .

5-1 الاتصالات الهاتفية Telephone Communications

لعبت الأسلاك المجدولة والكابلات المحورية دوراً كبيراً في السنوات الماضية في مجال الاتصالات الهاتفية وبصفة خاصة بين البدالات ، وحيث أن أحد الصفات الهامة هي سعة الألياف البصرية ، فقد بدأت كثير من الشركات بالتفكير في بناء خطوط هاتفية جديدة وإحلال بعض الخطوط القديمة سواء كانت اسلاك مجدولة أو كابلات محورية وأول خط تجاري يستخدم الألياف البصرية في الولايات المتحدة بدأ تشغليله في 22 ابريل 1977م وقد استخدم الارسال الرقمي في هذا الخط ، كما أن المكررات كانت على مسافة 3.6 كيلومتر واستخدمت الثنائيات الباعثة للضوء Light Emitting Diodes في أجهزة الارسال وثنائيات الضوء الجرفية avalanche photodiodes في أجهزة الاستقبال وكانت سعة هذا الخط 24 مكالمة آنية وقد استخدم تشكيل الرمز النبضي Pulse code modulation في هذا الخط وقد شاع استخدامها لهذا الغرف من قبل شركات التصالات في انحاء العالم وعلى سبيل المثال لا حصر فقد تم في المملكة العربية السعودية تركيب 10.000 كيلومتر من الكابلات البصرية لصالح شركة الاتصالات السعودية وكمثال آخر نجد أن أطوال الكابلات البصرية في الصين تبلغ 173000كليومتر وطول الألياف البصرية يتعدي مليون كيلومتر خاصة إذا ما علمنا أن معدل الزيادة السنوية في عدد الهواتف تصل الى 40 مليون خط حتى عام 2020 ليصل المجموع الكلي للهواتف الى 1000مليون خط والولا وجود السعة الكافية للألياف وإمكانية توسيعها مستقبلا لما أمكن إنجاز ذلك .

5-2 الاتصالات التلفزيونية TV Communictions

بدأ اول استخدام الألياف البصرية بربط الكاميرات التلفزيونية بسيارات النقل التلفزيوني وفي الدوائر المغلقة ثم استخدمت في ايصال الخدمات التلفزيونية للمنازل وقد استخدمت لنقل قناة واحدة فقط وتستخدم الأن لنقل عشرات القنوات التلفزيونية والفيديو ضمن الكابل التلفزيوني Cable television ( CATV ) وتراهن إحدى الشركات الامريكية على انفاق 116 بليون دولارلتركيب خطوط كابلات تلفزيونية تصل للمنازل مما يعطي المشتركين نطاقا واسعاً للتطبيقات المختلفة ولايقتصر استخدامها على النقل التلفزيوني فحسب بل يستخدم للدوائر المغلقة والانظمة الأمنية والنقل التلفزيوني عالي الوضوح .

5-3 محطات القوى Power Stations

نظراً لعدم تأثر الألياف البصرية بالداخل أو الحدث الناتج عن الموالدات الكهربائية أو خطوط الضغط العالي فقد تم تركيب الألياف البصرية في محطات القوى الكهربائية لنقل المكالمات الهاتفية ونقل المعلومات ، كما تم تركيبها جنبا الى جنب مع الخطوط الضغط العالي لنقل المعطيات Data transmission والسيطرة control .

5-4 الشبكات المحلية Local Area Networks

يطلق هذا الاسم على شبكات الاتصالات المستخدمة لتبادل المعلومات بين الحسابات والمستخدمين وهذه الشبكات تكون في نطاق جغرافي محدودكمكاتب الشركات أو الجامعات أو المستشفيات أو غيرها ومجالاتها ما بين 100 متر الى 10كم وسعة نطاقها فوق المليون وحدة ثنائية / ثانية وهناك عدة تكوينات لهذه الشبكات تذكر منها الشبكة الحقية والنجمية وغيرها .

5-5 الاستخدامات العسكرية Military Applications .

بدأ أول الاستخدامات العسكرية للألياف البصرية في السفن والطائرات الحربية نظراً للميزات التي ذكرناها وبصفة خاصة قلة الوزن والحجم ثم تلاذلك استخدامها في ميادين المعارك حيث أن خفة الوزن وصغر الحجم وسهولة النقل ، أمور هامة في مثل هذا الوضع ، كما تم استخدامها في الخطوط الأمامية في جبهات القتال .

5-6 نقل المعطيات Data transmission

ادى الطلب المتزايد على خطوط نقل ذات سعات عالية وبصفة خاصة ما يتعلق بتطبيقات الانترنت الى تساع الأبحاث في مجال الألياف البصرية المواكبة هذا الطلب . إذايزداد الطلب في مجال المعطيات ضعفين سنويا عما هو عليه النمو اليوم وسيتعدى الطلب على نقل الصوت في بداية القرن القادم كما هو موضح بالشكل ( 3) بالنسبة لليابان (7) . في لولايات المتحدة الامريكية على الجانب الآخر نرى أن الطلب على الإنترنت يتضاعف كل ستة شهور لتصل سعة النقل اللازمة عام 2005م الى 280 تيرابت لكل ثانية (8) . وتهدف كثير من الأبحاث الحالية الى الوصول الى عرض النطاق النظري لليف أحادي النمط البالغ 50تيراهرتز . وقد تم بالفعل الحصول على سعة نقل قدرها 2.64 تيرابت كل ثانية لمسافة 120كيلومتر مستخدمين ليف أحادي النمط (9).

5-7 الكابلات المغمورة (10) Undersea Cables

تعاونت كثير من الدول والشركات على إبرام اتفاقيات تم بموجبها ربط عدة دول مع بعضها بواسطة الكابلات البصرية ولعل أولها كان TAT8 الذي يربط الولايات المتحدة الامريكية بأوروبا تلاه خطوط أخرى كان آخرها TAT-12/13 بطول يبلغ 5913 كيلومتر وبسعة قدرها 5 جيجابت لكل ثانية يمكن زيادتها الى 20 جيجابت لكل ثانية أو أكثر وذلك لمقابلة الطلب حتى عام 2006م .

كما أن هناك خطوط مغمورة أخرى تربط الولايات الامريكية المتحدة باليابان وأخرى تربط اوروبا بأسيا عن طريق الشرق الاوسط مثل FLAG الذي يبلغ طوله 27000 كيلومتر وخط أخر يدعى SEA-ME-WE3 بسعة 10 جيجابت لكل ثانية وتربط الدول الاسيوية بخط طوله 11500كم وأحدث خط يلتف حول القارة الافريقية يدعى ARFICA ONE يستخدم احدث التقنيات المتاحة وبسعة تصل الى 40 جيجابت لكل ثانيةةة :

6- التوجهات المستقبلية Auture Directions

أدت التطورات السريعة في مجال البصريات الليفية الى صعوبة التكهن فيها سيحدث مستقبلا وبناء على مايجري من ابحاث في هذا المجال فإن هذه التطورات ستشمل المجالات التالية :

1. الارسال المتماسك .

2. التبديل الفوتوني .

3. ليزرات أحادية الطول الموجي وممكن مواءمتها .

4. دوائر البصريات المتكاملة .

5. انتشار النبضات الطبيعية .

6. ألياف الهالايد .

7. الخلاصة :

استعرضنا في هذه الورقة صفات وخصائص الألياف البصرية وكذلك مكونات النظم الليفية البصرية واستخداماتها ورأينا أن الألياف البصرية قد أحدثت ثورة في مجال الاتصالات المختلفة خلال السنوات القليلة صاحبها تطور مماثل في مجال الاكترونيات ، ويعزى هذا التطور الى ثلاث أسباب رئيسية وهي :

‌أ. ازدياد الطلب على حركة المعطيات وبصفة خاصة ما يتعلق بالإنترنت والإنترانت .

‌ب. تحرير مجال الاتصالات مما فتح المجال الشركات كثيرة غير الشركات التقليدية للدخول في هذا المجال .

‌ج. دخول موردين جدد وتقنيات حديثة في مجالات الشبكات والأجهزة وأصبح التنافس على أشده لتقديم الأفضل للزبون .

ولعل أحدث المجالات هي إنشاء شبكات بصرية ذات سعات عالية وستتمكن التقنية الفوتونية من استخدام سعة ترابت للخطوط الرئيسية وسعة جيجابت للشبكات الفرعية وسعة ميجابت للمنازل .